2025년 3월17일 오후 1시 5분경 경기도 양주시 육군 항공부대 비행장에서 지상으로 착륙하던 드론(drone)이 계류된 수리온(KUHC-1) 군용 헬기와 충돌했다.사고를 낸 드론은 이스라엘산 헤론(Heron)이며 지상에 착륙한 후 이동하는 과정에서 부딪혔다. 북한군의 위성항법장치(GPS) 교란일 가능성이 제기됐지만 조사결과 사실이 아닌 것으로 드러났다.군사용 드론은 정찰, 공격, 수송, 미끼 등 다양한 용도로 활용되지만 헬기나 전투기와 같은 유인기에 비해 조종 오류가 발생할 가능성이 높다. 일반 군사용 드론보다 더 큰 군사용 도심항공교통(UAM/AAM)의 운용 방안, 자율비행에 대한 이슈를 살펴보자. ◇ UATM의 핵심인 CNSi(Communication, Navigation, Surveillance, information)UAM/AAM은 드론에게 허용되는 150미터(m)보다 높은 300m~600m 고도 회랑에서 비행을 하는 신개념 운항체계로서 UATM(UAM Air Traffic Management) 체계를 사용하도록 설계됐다. UATM은 UAM 항공교통관리로 번역할 수 있다.UATM은 기존 전 공역에 해당하는 항공 관리체계인 ATM(Air Traffic Management)과 무인항공기(UAS) 관리체계인 UTM(Unmanned Aircraft Ayatem Traffic Management) 체계 사이에서 항공교통을 관리하고 공역상황을 감시 및 관리한다.▲ FAA’s UTM ConOps (v 2.0) Describes an Unmanned Airspace Ecosystem[출처=Reliable, Secure, and Scalable Communications, Navigation, and Surveillance (CNS) Options for Urban Air Mobility (UAM)]대도시의 혼잡한 교통문제를 위해 세계 각국이 UAM/AAM의 상용화를 서두르고 있지만 기술개발은 더디기만 하다. 중국 최대 

최근 우크라이나에 생포된 북한군 병사가 한국으로 귀순 의사를 표명했다는 소식이 전해졌다. 북한군은 2022년 2월 우크라이나를 침공한 이후 고전을 면치못하는 러시아를 돕기 위해 파병됐다.북한군은 6·25 전쟁 이후 실전에 대한 경험이 전혀 없어 인해전술을 고집하다 막대한 피해를 입었다. 하지만 이번 파병으로 전차에 대한 무용론, 근접 전투의 문제점, 드론(Drone) 전쟁의 대처방안 등을 학습한 것으로 분석된다.러시아 파병 초기 군사용 드론에 익숙하지 않은 북한 병사들이 우왕좌왕(右往左往)하는 상황이 생중계되며 20세기 전투방식을 고집한다는 비판을 받았다. 전기수익이착륙(eVTOL) 드론을 군사용으로 활용하려는 시도를 알아보자.▲ EVTOL requirements on battery specific power and energy[출처=Challenges and key requirements of batteries for electric vertical takeoff and landing aircraft(Xiao-Guang Yang, Teng Liu, Shanhai Ge, Eric Rountree, and Chao-Yang Wang)]◇ 민간에서 개발된 UAM/AAM을 전면 개조해야 군사용 활용 가능eVTOL은 도심항공교통(UAM)이나 미래항공교통(AAM)의 용도로 개발되고 있다. 대부분 조종사를 포함한 2인승 혹은 4~5인승으로 개발되고 있다.주동력원은 리튬이온배터리(Li-ion battery)이지만 일부 기업은 수소 하이브리드 추진동력을 개발하고 있다. 수소는 친환경 연료이지만 높은 생산 원가, 폭발 위험성 등의 이유로 상용화는 더딘 편이다.2022년 12월 기준 전 세게에서 개발되고 있거나 설계된 UAM/AAM은 700여 종이 넘는다. 도심과 비도심간 운항에 가장 적합한 Vectored Trust형이 절반이 넘는다.Vectored Trust형은 추력 방향을 변화시켜서 진행방향과 자세를 바꾸는 방식이다. 개발이 진행 중이지만 상

▲ LIG넥스원 드론[출처=홈페이지]2022년 2월24일 중국 제24회 베이징 동계올림픽이 끝나자마자 시작된 러시아의 우크라이나 침공 전쟁은 3년째 진행 중이다. 기존 전쟁과 큰 차이점은 드론의 활용이 두드러지고 있다는 것이다.테러 소탕이나 소규모 전쟁에서 반군을 상대하는 기존 전쟁과 달리 대규모 국가 간 전쟁에서도 드론은 정찰, 자폭, 통신 등 다양한 기능을 수행하여 전쟁의 핵심으로 부상하고 있다.드론은 보통 무인기(UAV) 전체를 통칭하는 용어로 널리 사용되고 있다. 멀티콥터는 프로펠러 숫자에 따른 분류 개념에 의한 용어다. 드론은 모터, 프로펠러, 배터리를 포함하는 동력 계통과, 비행제어유닛, 항법시스템, 통신시스템을 포함하는 제어 계통과, 주 동체, 랜딩 기어를 포함하는 동체 계통으로 구성된다. 특히 무선을 통한 조정을 위해 원격조정 트랜스미터와 리시버가 필요하다.드론은 드론 자체의 자세 제어와 비행 제어를 담당하는 자율 비행용 온보드 소프트웨어, 비행 미션 계획을 수립하고 실제 비행하는 것을 모니터링하고 기록하는 소프트웨어가 요구된다. 이를 통해 드론은 자율비행과 장애물 회피 비행을 실현할 수 있다.드론의 자세 제어는 3축 자이로, 3축 가속도, 3축 방향의 각센서를 포함하는 자세측정장치(AHRS)에 의해 이루어지며, 기압계, GPS 수신기 및 전방, 후방, 하방의 카메라 설치를 통해 접근 감지 및 충돌 방지가 수행된다.시상 장애물 뿐 아니라 공중에서 다른 비행체와 충돌 방지 기능을 향상시키기 위해 라이다(Lidar), 5G 네트워크, 대상물 인식용 인공지능 등에 대한 연구와 활용이 가속화되고 있다.미국연방공항청(FAA)에 따르면 쿼드콥터가 24시간 동안 70데시벨(dB)을 초과하는 소음을 만들어내서는 안된다고 규정할 정도로 드론은 소음 문제에 민감하다. 소음을 줄이기 위해 프로펠러 끝단에 둥근 막 형태인 슈라우드(Shroud)를 설치하는 방법이 제안되고 있다.슈라우드는 날개 끝단의 와류를

지난 4월 29일부터 5월 1일까지 부산 벡스코에서는 '드론쇼 코리아((Drone Show Korea 2021)' 전시회가 개최됐다.  옥스드론은 전시회 현장에 기자들을 파견해 참여한 기업들을 취재했다. 국내 드론 산업의 발전과 기술력을 소개하는 것이 글로벌 드론 종합지를 지향하는 목표와 부합하기 때문이다.   (주)넥스앤텍, (주)ASOA, 순돌이드론, 성우엔지니어링, (주)만물공작소, 디브레인, (주)씨너렉스, (주)시스테크, (주)코코드론, (주)스카이뷰, UMAC Air, (주)무지개연구소, 지오소나(주), 두산모빌리티이노베이션, 이노뎁(주), 유콘시스템(주), (주)이스턴스카이, (주)드론월드, BSTARCOM, (주)올포랜드 등 20개 업체를 소개했다.   다음으로 해양드론기술, (주)케이씨에스, (주)엠지아이티, (주)유시스, 엔젤스윙, (주)케이프로시스템, (주)공간정보, (주)헬셀, (주)하이텍알씨디코리아, (주)다온아이앤씨, (주)아르고스다인, (주)소끼아코리아, 우림텍, 요요인터랙티브, 라이카 지오시스템즈 코리아, ㈜엑스퍼넷, 태경전자(주), 한국무인이동체연구조합, 베이리스(BEYLESS), 에이디시스템 등이다.그리고 (주)지오시스템, (주)인투스카이, 토탈측기솔루션, (주)웨이브랩스에 이어 소개하고자 하는 기관은 한국전기연구원(KER, 이하 KERI)이다.KERI는 지난 1976년 설립해 전력사업, 전기공업, 전기이용 분야의 연구개발 및 시험 등을 하고 있는 과학기술정보통신부 산하 정부출연 연구기관이다.다양한 전기 분야 연구개발(R&D)업무를 수행하고 있으며 주로 전력망 및 신재생에너지, 전력기기, 전력반도체 및 초전도 기술, 로봇 및 전동기 제어기술, 전기추진 기술, 배터리 및 나노 등 전기 재료 기술, 전기 의료기기 등의 분야를 연구하고 있다.주요 연구 분야는 전력망, 전력기기, 전기응용, 전기재료, 전기 의료기기, 스마트 그리드 등이다.

중국의 드론배터리 충전시스템 개발업체 헤이샤 테크(Heisha Tech)에 따르면 드론제조업체 DJI와 Autel의 드론을 모두 충전할 수 있는 박스 스테이지를 개발했다.박스 스테이지는 ‘드론 인 어 박스(Drone-in-a-Box)’라고 불리는 상자 보관형 드론 충전소다. 제품명은 ‘HEISHA DNEST’로 드론을 안전하게 보관하고 자유롭게 충전할 수 있다.최신 모델은 3S 또는 4S 배터리 모두 충전이 가능하도록 호환성을 개선했다. 또한 DJI의 매빅 시리즈와 Autel의 EVO 시리즈를 번갈아가며 충전할 수 있도록 지원한다.양사 드론에 내장돼 있는 각종 애플리케이션까지 호환이 가능해 별도의 소프트웨어 설치가 필요 없다. 헤이샤 테크는 “서로 다른 제조사의 드론이 동일한 충천 플랫폼을 공유하는 것은 혁신이다”라고 강조했다.박스 스테이지를 스마트폰으로 빗대어 표현하면 무선 충전기와 같다. 충전잭을 꼽지 않기 때문에 전원 단자의 호환성을 고려할 필요가 없다. 단, 배터리 용량에 맞는 전압 설정은 필요하다.헤이샤 테크의 향후 목표는 자사의 충전 플랫폼에 호환 가능한 드론 브랜드를 더 확장하는 것이다. 충전을 위해 드론이 박스에 정확하게 착륙하도록 하는 정밀 시스템도 개발하고 있다.▲헤이샤 테크의 드론 인 어 박스 HEISHA DNEST(출처 : 홈페이지)

미국 시장조사업체 M&M(Markets and Markets)에 따르면 2021년~2026년 전세계 드론 배터리 시장이 연평균 19%씩 성장할 것으로 전망된다.이 같은 전망은 지속적인 드론 기술의 발전과 시장 수요가 증가할 것이라는 기존의 보고서와 맥을 같이 한다.M&M 시장분석가들은 2021년 글로벌 드론 배터리 시장 규모를 US$ 40억달러, 2026년에는 96억달러까지 확대될 것으로 추산했다.드론 배터리 시장을 기술 측면으로 보면 리튬 전지, 니켈 전지, 연료 전지로 분류할 수 있다. 특히 리튬 배터리 시장이 성장을 주도할 것으로 예상된다.리튬 전지 분야의 주요 기술은 리튬금속과 리튬황이다. 리튬금속은 배터리가 부푸는 현상을 해결하고 수명을 연장하는 쪽으로, 리튬황은 가성비에 맞춘 용량 확대로 연구가 각각 진행 중이다.소프트웨어 측면으로는 배터리 관리 시스템(BMS)이 높은 수요를 보일 것으로 전망된다. 전류, 전압, 온도, 충전 상태 등 관리 분야의 필요성이 부각되고 있기 때문이다.추후 드론 배터리 시장은 군사용, 상업용, 산업용, 민수용 등 각종 용도와 크기에 따라 더욱 세분화된 형태로 개발될 것으로 전망된다.▲드론 배터리의 부품 구성 이미지(출처 : GREPOW 홈페이지) 

뉴질랜드 비영리단체 MĀUI63에 따르면 멸종위기에 처한 마우이 돌고래(Māui dolphin)의 지속적인 관리를 위해 해상 드론이 투입됐다.서부 해안에서 확인된 마우이 돌고래는 63마리에 불과했다. 멸종을 막기위해 정부, 세계자연기금, 어업계, 과학자들이 모여 개체수 관리를 위한 드론을 개발하기 위해 기금을 마련했다.결국 MĀUI63의 주축으로 드론이 개발됐고 올해 1월부터 시험 운행 중이다. 드론은 개체 식별 정확도 90%를 자랑하는 인공지능(AI) 소프트웨어가 내장됐다.또한 최신 드론에는 고도 393피트에서도 촬영이 가능한 50배 광학줌 카메라, 6시간 이상 운행할 수 있는 배터리가 탑재됐다.보트나 헬리콥터를 투입해 돌고래의 서식지나 이동 방향, 개체수를 확인하는 것보다 드론을 활용했을 때 인력과 비용, 시간적인 측면에서 더욱 효율적이었다.특히 광범위한 데이터를 실시간으로 수집할 수 있고 기존의 야생동물 관리 방식보다 악천후 대비 인명 사고율이 제로에 가깝다는 점이 주목을 받고 있다.개발에 동참했던 전문가들은 추후 드론에 탑재된 인공지능의 개체 식별도를 좀더 보완해 더욱 정확한 데이터를 확보할 계획이다.▲멸종위기 마우이 돌고래를 탐지하고 있는 드론 AI 분석 과정(출처 : M?UI63 홈페이지)

스위스 레이크다이아몬드(LakeDiamond)에 따르면 향후 드론이 배터리 없이 인공 다이아몬드와 레이저 무선 급전 기술을 이용해 비행할 수 있는 기술을 개발 중이다. 스위스 취리히연방공과대(ETH Zurich)에서 분사한 기업이다.레이크다이아몬드사는 레이저 광선을 질을 떨어뜨리지 않고 기존 대비 훨씬 멀리 보낼 수 있는 인공 다이아몬드를 개발했다. 탄소원자를 적층시켜 만들었기 때문에 천연다이아몬드보다 불순물이 적다.또한 다이아몬드의 표면에 형성된 격자 모양이 광선의 직경을 결정하는 거울 역할을 담당한다. 작고 매끈한 직사각형의 다이아몬드를 레이저 조사구에 설치하면 저출력 레이저 다이오드가 균일하고 평행한 복수의 광선을 갖는 레이저 빔으로 변환돼 수백 미터까지 도달하게 된다.다이아몬드는 우수한 열전도체로 빛도 투과하기 때문에 열을 많이 발생시키는 고밀도 레이저 광선을 방출해 많은 에너지를 전달할 수 있다.따라서 다이아몬드로 강화시킨 전원 네트워크를 지상에 배치하면 드론의 장거리 비행이 가능하고 대형 배터리를 탑재하지 않아도 되기 때문에 동력 소모가 줄어든다.현재 레이크다이아몬드가 개발한 테스트 시스템은 직경 1.55 마이크로미터의 레이저광으로 4와트의 전력 전송이 가능하다. 최대 10m 떨어진 손바닥 크기의 드론은 무제한으로 전력을 공급 받을 수 있다.향후 2~3년내 최대 100m 떨어진 곳을 비행하는 드론에 100와트 전력을 공급할 수 있는 시스템이 개발될 것으로 전망된다. 다만 레이저 광을 에너지로 바꾸는 광전지가 1평방미터당 200와트로 제한돼 있다.따라서 드론이 효율적으로 비행하기 위해서는 적정한 크기에도 충분한 발전이 가능한 광전지 개발이 선행돼야 할 것으로 판단된다.▲ LakeDiamond▲ 레이크다이아몬드(LakeDiamond) 로고

전자기기업체 히타치맥셀(日立マクセル), 2016년 4월 소형무인항공기 '드론' 전용의 리튬이온배터리 개발...충격 내성을 높여 안정성을 확보해 촬영 및 측량에 사용하는 중형 드론에 탑재 전망

일본 KDDI, 무인항공기(드론)을 활용한 E-메일 전송 실험... 지진 등 지상재해 영향을 받지 않고 전송 가능·배터리 확보 및 안정성 문제가 현장 투입 걸림돌